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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李怡娜 徐国祺 王立海 阚相成 谢军明
【目的】目前，探地雷达常被应用于活立木缺陷、健康水平以及根系分布等的检测，检测系统中通常默认介电常数为固定值，但经初步研究发现，活立木的介电常数受环境及自身性质等的影响并不是一成不变的，在检测中使用默认的介电常数值会降低检测的准确性。因此，探究在不同应用条件下的活立木木材介电常数变化，建立各因素与介电常数值相关模型可为后续探地雷达检测活立木的应用中提供高精度的参考依据。【方法】本研究选用从黑龙江省星火林场采集的红松、樟子松、大青杨和水曲柳原木试件，根据探地雷达的应用条件，采用Agilent 4294A型介质频谱测试仪测量试件在不同含水率(范围为10%～100%)、不同温度(范围为-15～20℃)、不同外电场频率(范围为40 Hz～110 MHz)下的介电常数。分析不同应用条件下木材介电常数的变化趋势，并基于SPSS软件进行相关性分析，建立介电常数和各因素间的回归模型。【结果】木材含水率、外电场频率和环境温度对4种木材介电常数的影响规律相似。1)随着木材含水率的增加，介电常数呈现出增大的趋势。当含水率低于纤维饱和点时，介电常数缓慢增加；含水率高于纤维饱和点时，介电常数增加的速率变快。2)随着环境温度的增加，木材的介电常数整体呈现出增大的趋势。当含水率高于纤维饱和点时，介电常数值在0℃处出现突变。3)介电常数与外电场频率呈负相关关系，且随着频率的增大介电常数的下降趋势逐渐趋于平缓。4)在此温度区间内，介电常数与频率和含水率呈较为显著的相关性。通过回归分析，建立了介电常数的回归方程。【结论】实验结果表明环境温度、木材含水率和外电场频率均会对木材的介电常数造成影响。介电常数与含水率、环境温度呈正相关，与外电场频率呈负相关关系。含水率和外电场频率对木材的介电常数影响较大，环境温度次之。在实际应用中，可通过建立的回归方程来修正活立木的介电常数以提高探地雷达的检测精度，为活立木的精确腐朽检测提供依据。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
梁慧云 樊国秋 赵燕东 梁浩
【目的】为实现树木根系相对介电常数的定量估算，提出一种基于雷达波信号和树木根系参数的估算方法。【方法】首先，仿真模拟雷达波在不同半径、不同相对介电常数的树木根系下的传播路径，并通过正演分析获得探地雷达图像中双曲线顶点处的A-scan曲线；然后，提取A-scan曲线中与根系相对介电常数关联的目标振幅参数ΔF；最后，结合土壤相对介电常数、根系半径、根系深度，建立相对介电常数估算的数据集。分别基于偏最小二乘回归（PLSR）模型、反向传播（BP）神经网络模型和粒子群优化反向传播（PSO-BP）神经网络建立了估算模型，并对比分析了这3种模型的估算精度。【结果】（1）在仿真实验中，PSO-BP神经网络估算模型的均方根误差、平均绝对误差分别为0.701、0.255,R2为0.990，各指标均优于PLSR和BP神经网络估算模型。（2）在实地预埋实验中，PSO-BP神经网络估算模型的估算精度均优于PLSR和BP神经网络估算模型，其最大绝对误差和整体平均相对误差分别为3.16和10.88%。【结论】利用本研究提取的目标振幅参数ΔF、土壤相对介电常数、根系半径和根系深度建立的数据集，结合PSO-BP神经网络估算模型，能够实现对树木根系相对介电常数的准确估算。这对于评估树木根系的生长和健康状况具有重要意义。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
朱景乐 王军辉 张守攻 张建国 孙晓梅 梁保松 赵鲲
在野外利用Pilodyn对日本落叶松活立木南北向木材进行了探测,在室内测定了木芯的基本密度及早晚材的管胞长度和管胞宽度,用Pilodyn探测数据和实际密度建立了回归方程,并用该方程和其他的Pilodyn探测值预测了对应活立木的木材密度。结果表明:日本落叶松Pilodyn南向探测值Ps为15.50 mm,比北向平均值Pn高5.5%。Pn、Ps和Pa与外侧木材的平均基本密度(Dao)呈极显著负相关,相关系数比Pn、Ps和Pa与整株木材的平均基本密度(Da)的大。Pn、Ps和Pa与胸径呈极显著负相关,胸径与北向探测值(Pn)的相关系数较胸径与南向探测值(Ps)的高。木材基本密度对Pilodyn探测值...
[期刊] 草业科学
[作者]
秦炎 秦彧 宜树华
高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是栖息在青藏高原的一种植食性小型哺乳动物,其挖掘行为对高寒草地植被、生物多样性和物质循环等具有重要影响。已有研究大多是对高原鼠兔洞道的定性认识,缺少定量分析的研究。因此,本研究使用探地雷达对高原鼠兔洞道进行探测并通过实地解剖验证,旨在调查高原鼠兔的洞道结构,并分析探地雷达在高原鼠兔洞道探测的适用性。结果表明,1)不同样地类型高原鼠兔洞道结构差异较大,退化沼泽高原鼠兔洞道最为复杂;高寒草原高原鼠兔洞道仅有85cm,而高寒草甸高原鼠兔洞道最长可达560cm;2)不同样地类型探地雷达探测高原鼠兔洞道产生的波动数不同,退化高寒草甸、高寒草甸、退化沼泽和高寒草原平均波动数量分别为3.1、2.8、1.9和1.7个;3)探地雷达测量的高原鼠兔洞道波动数量与实际测量高原鼠兔洞口数量(R2=0.54,P<0.001)具有极显著的相关性。本研究发现,高寒草地高原鼠兔洞道结构复杂且不同样地类型差异较大;探地雷达在高原鼠兔洞道的探测方面具有一定的适用性和可行性,且该方法无损快速,可用于大范围高寒草地高原鼠兔洞道结构的调查研究。
[期刊] 物流技术
[作者]
李彦 宋宁哲 刘继斌 刘志军
分析了现行雷达装备维修器材保障存在的不足,提出运用供应链管理的优势。逐层深入地介绍雷达装备维修器材保障供应链管理概念,分析其新特点及优越性,为供应链管理在雷达装备维修器材保障中的深入应用提供了一定的理论指导。
关键词：
雷达装备 维修器材 供应链管理
[期刊] 草业科学
[作者]
张午朝 马育军 李小雁 王雷
高原鼢鼠(Eospalax baileyi)是青藏高原特有的小型穴居动物之一,量化高原鼢鼠的洞道结构可以为深入研究其扰动对生态环境的影响奠定基础,而探地雷达方法可以无损、高效地获取地下洞道的结构特征。本研究借助探地雷达方法获得了高原鼢鼠洞道的深度、直径和走向,并与传统挖掘方法进行了对比,结果显示,探地雷达所得洞道位置与开挖样方所得洞道位置相符,两种方法得到的洞道直径和深度没有显著差别(P> 0.05),表明探地雷达方法可以得到较为准确的结果。高原鼢鼠洞道的深度介于1.6～19.8 cm,平均值为11.9 cm;直径介于2.1～14.4 cm,平均为9.1 cm;地下洞道略有起伏,但整体处于同一水平面内,地下洞道所处位置与地表鼠丘分布具有良好的对应关系,新鼠丘下方洞道较连续,旧鼠丘下方洞道较破碎。本研究通过探地雷达成功获取了高原鼢鼠洞道的结构特征,可以在此基础上进一步研究其扰动对土壤性质和植被特征的影响机制,全面评估高原鼢鼠在整个生态系统中的作用。
关键词：
洞道深度 直径 走向 探地雷达 高原鼢鼠
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
陈勇平 郭文静 唐启恒
【目的】开展木材内部孔洞的雷达检测研究，探讨该检测手段下孔洞成像的准度和精度，实现木材内部孔洞的雷达快速识别和定量表征。【方法】以古建筑木结构常用的马尾松Pinus massoniana木材和杉木Cunninghamia lanceolata木材为研究对象，采取人工模拟的方法在木段端部制作异型孔洞，并利用雷达扫描仪对带孔木段进行检测，比较分析直观成像技术与希尔伯特积算法、单路径数据提取合成以及成像轮廓多参数校正等处理方法之间的差异，提出基于雷达检测的木材内部孔洞面积测算与可行的修正方法。【结果】利用雷达无损检测技术可以对马尾松和杉木木材内部孔洞的存在进行快速识别，但其直观成像技术在定量评估方面误差较大，需进行相关的数据处理和修正；未经修正的雷达图像其预估孔洞面积小于实际孔洞面积，通过希尔伯特积算法演算或介电常数修正的雷达图像其预估孔洞面积与实际孔洞面积仍存在一定的误差；木材边缘与孔洞边缘的距离应按s_(3c)=(s_r-a)k_1k_2进行修正，即实际应用中根据树种和含水率所得到的介电常数仅为多参数校正中的一个因素；无论是否进行数据处理和修正，雷达检测难以准确识别孔洞的具体形状，应开展进一步研究。【结论】该雷达检测及修正方法应用于木材内部孔洞探测，综合树种和含水率数值，可确保孔洞面积识别误差小于30%。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
秦瑞霞 徐华东 陈能志 甄宗霖 魏解东
【目的】研究木材含水率与介电常数的关系，构建含水率介电模型，为精准监测活立木的含水率提供基础数据和依据。【方法】以白桦、椴树、冷杉、水曲柳为研究对象，使用宽频介电谱仪测得不同含水率下木材介电谱，分析频率/含水率变化对木材介电常数的影响规律。在1 Hz～10 MHz频段内运用多种回归模型分析含水率与介电常数的关系，优选适合用于木材含水率检测的频段和频率点，在优选频率下利用线性、二次多项式与三次多项式函数构建含水率与介电常数的关系模型，评价并验证模型。研究不同树种含水率预测模型的差异与机理。【结果】在1 Hz～10 MHz频段内，1.3～10 MHz频段为测量木材介电常数的较理想频段，10 MHz是研究木材介电常数与含水率关系的最佳频率点。在最佳频率点上（10 MHz）采用二次多项式数据拟合构建的木材含水率介电模型，拟合优度高。模型验证得到4种木材含水率实测值和拟合值的决定系数R~2均高于0.95，均方根误差RMSE均低于0.14，相对分析误差RPD均高于2.5。不同树种有不同的介电模型，这主要与木材密度有关。【结论】介电谱可直观反映不同频率和含水率下木材的介电特性，在特定频率下，木材介电常数随含水率的增大而增大。木材含水率介电模型具有较高的稳定性和良好的预测能力，在对测量精度要求不高时密度相近的树种可采用相同的含水率介电模型。
关键词：
木材 含水率 介电谱 介电常数 介电模型
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李爽 张潇巍 谭旭 徐凌飞 吕生华 文剑
【目的】使用深度学习方法实现对根系雷达图像的多目标检测和多参数估计。【方法】构建了一种以YOLOv5s和CNN-LSTM为主要框架的网络模型实现对根系雷达扫描图像的多目标检测和多参数估计。首先，通过仿真模拟和预埋试验获取试验所需的根系雷达剖面图数据，同时为了增加数据的多样性，使用CycleGAN风格迁移网络获取了一批具有真实雷达图像特征的仿真数据；然后，使用YOLOv5s目标检测网络识别并提取根系响应区域；接着引入频域变换，获取频域特征，并将根系雷达图像的时域特征和频域特征融合；最后，利用卷积神经网络、卷积注意力机制以及长短期记忆网络强调和提取与根系参数相关的信息特征，并使用多任务学习的方法实现对根系半径、深度、相对介电常数以及水平倾角的预测。【结果】（1）仿真试验中，根系半径估计的最大误差是4.3 mm,R2为0.980，均方根误差为1.32，深度估计的最大误差是35.1 mm,R~2为0.962，均方根误差为17.68，相对介电常数估计的最大误差是3.1,R~2为0.960，均方根误差为1.10，水平倾角估计的最大误差是10.2°，R~2为0.821，均方根误差是4.96。（2）在实测数据上对根系半径估计的平均相对误差是9.112%，深度估计的平均相对误差是5.772%，水平倾角估计的平均相对误差是11.25%。【结论】本文提出的基于深度学习与探地雷达的多目标检测方法可以为根系检测和根系参数估计提供便利。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
王前锋 周可法 孙莉 秦艳芳 李广宇
试验点选择在古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站,以探地雷达为主要数据采集工具。结合探地雷达两种测量方式特点,提出了探地雷达最佳天线间距判定方法,达到快速测定中尺度土壤水分含量的目的。研究结果表明:固定天线间距测量下,得到最佳天线间距为1.9 m,提取了该天线间距下的地面波,进行了土壤含水量计算,测线上30.5 m点测定的土壤含水量与标后的时域反射仪法结果对比,在该试验点探地雷达地面波法测定上层土壤含水量的有效深度为20 cm,其偏差仅为0.015 m3/m3,精度能够满足实际需求,测线0～36.5 m间沙地上层土壤含水量表现出空间异质性,该方法能快速精确测定中尺度土壤含水量,...
[期刊] 海洋渔业
[作者]
朱志文
应用激光雷达探测和测距是前苏联的一种反潜艇技术,近年来已被俄罗斯用于鱼群探索之中。以摩尔曼斯克为基地的Sev-rybpoisk 渔业公司包租了一架4引擎涡轮螺旋桨空中实验室飞机,在巴伦支海上空向海面发射激光脉冲波信号,能探测到离海
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈勇平 高甜 李德山 郭文静
本研究以木结构古建筑常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟的方法在马尾松木段端部制作中心空洞及外缘开裂的残损,通过开展残损木材的雷达探测及成像影响因素研究,给出不同残损在雷达检测下的表现形态,实现木材内部空洞和外缘开裂残损的快速识别及表征。研究结果表明:利用雷达无损检测技术可以实现木材内部空洞和外缘开裂残损的快速检出,而对残损大小的评估,雷达检测面积与实际残损面积存在偏差;当雷达探测到木材内部空洞时,其交界面会出现强烈的黑-白-黑形态图像,对应的反射波形为谷-峰-谷;当雷达探测到木材外缘开裂等凹陷特征时
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
贾振轩 冯仲科 焦有权 徐伟恒 高原 樊江川
针对立木伐倒后精测材积的现状,以光电经纬仪为主要测量工具,辅以专用软件,形成光电经纬仪测树系统,外业利用光电经纬仪精密的测角功能,配合人工精确量取地径和胸径,内业部分利用专业软件获得树干的胸径、树高和任意处直径,进而计算材积。在对99株中林系列108杨统计分析发现,光电经纬仪精准计测的材积样本均方差σmax=0.130 3,σmin=0.001 3,各组变量的分布比较集中,离散小,同时C V值偏小,C S绝对值较小,且正偏与负偏相当;同时用407株中395株中林系列107杨的实测材积,建立了二元材积模型,并用12株实测材积进行模型验证,材积最大误差率绝对值为10.1%,最小为2.3%,满足森林...
[期刊] 林业科学
[作者]
陈勇平 高甜 李德山 郭文静
【目的】研究快速有效的古建筑木柱内部空洞残损评测方法,科学确定木柱内部空洞的存在位置及大小。【方法】以古建筑木构件常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟方法在木段端部制作不同大小、不同位置和不同形状的空洞残损,利用雷达无损检测技术探测空洞残损,通过分析木材内部残损在雷达检测方法下的表现形态,实现木材内部空洞的快速识别和表征。【结果】雷达无损检测技术可以对木材内部残损进行快速判别,雷达波在木材中探测到空洞时,其交界面会产生强烈反射,对应反射波形为谷-峰-谷,同时检测图像中出现黑-白-黑的特征形态;根据雷达
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
邱啟璜 牛健植 王迪 吴昊阳 杨涛 杨书鉴
【目的】通过1 500 MHz探地雷达（GPR）对辽东老秃顶子国家自然保护区典型阔叶林蒙古栎地下粗根和石砾进行探测研究，对林木成林及其发挥水土保持功能提供理论参考。【方法】在试验样地内基于探地雷达探测技术，控制试验分析GPR反射波参数与根径和石砾直径的相关关系，建立有效的估算模型，识别林地粗根和石砾，确定其分布规律。【结果】（1）在控制试验条件下土壤粗根和石砾能有效识别，根径> 1 cm的粗根在雷达剖面能形成明显的双曲线波形，石砾为“黑-白-黑”的波形。（2）GPR反射波参数中总时间间隔与根径相关性最显著（P 3 cm的粗根主要分布在20～40 cm土层。在有效识别的基础上，各根径根系在分布密度最大值的土层识别精度可达50%以上；GPR对石砾数量识别精度在20～30 cm土层达到最大值26.9%，在30～40 cm土层识别精度最小仅为8%。【结论】探地雷达在特定条件下能有效识别根系，且总时间间隔参数对粗根根径估计效果较好，对于石砾识别效果较根系差。
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